第一章 学案1

学案1 电荷及其守恒定律 [学习目标] 1.知道自然界中的两种电荷及其相互作用.2.知道使物体带电的三种方式.3.掌握电荷守恒定律及元电荷的概念．

一、电荷及三种起电方式 [导学探究] (1)用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带何种电荷？用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带何种电荷？使玻璃棒和橡胶棒带电的原因是什么？ (2)如图1所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在下部的金属箔片是闭合的．

图1 ①把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？ ②这时把A和B分开，然后移去C，金属箔片又有什么变化？ ③再让A和B接触，又会看到什么现象？ ④再把带正电物体C和A接触，金属箔片又有什么变化？ 答案 (1)玻璃棒带正电，橡胶棒带负电．丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子向丝绸上转移，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电；毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮上的电子向橡胶棒转移，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电． (2)①C移近导体A，两侧金属箔片都张开； ②金属箔片仍张开，但张角变小； ③A、B接触，金属箔片都闭合； ④两侧金属箔片都张开． [知识梳理] 对电荷及三种起电方式的理解 (1)两种电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． (2)物体带电的三种方式：即摩擦起电、接触起电、感应起电．其实质都是电子的转移． ①摩擦起电：两个物体互相摩擦时，电子从一个物体转移到另一个物体，原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电． ②接触起电：一个带电物体接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电． ③感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫静电感应现象．利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电． [即学即用] 如图2所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是( )

图2 A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动 B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动 C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动 D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动 答案 B 解析 当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，发生了静电感应现象，在外电场的作用下枕形金属导体中的自由电子向A移动，故A错误；金属导电的实质是自由电子的移动，即在外电场的作用下枕形金属导体中的自由电子向A移动，正电荷不移动，故B正确． 二、电荷守恒定律 [导学探究] 在摩擦起电过程中，一个物体带上了正电荷，另一个物体带上了负电荷，该过程是否创造了电荷？在一个封闭的系统中，电荷的总量会增多或减少吗？ 答案 摩擦起电的过程并没有创造电荷．一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变． [知识梳理] 电荷守恒定律 (1)电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变．这个结论叫做电荷守恒定律． (2)电荷守恒定律另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变． [即学即用] (多选)一带负电的金属小球放在潮湿的空气中，一段时间后，发现该小球上带的负电荷几乎不存在了．这说明( ) A．小球上原有的负电荷逐渐消失了 B．在此现象中，电荷不守恒 C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了 D．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律 答案 CD 解析 金属小球上的电荷量减少是由于电子通过空气导电转移到外界，使小球上的电荷量减少，但这些电子并没有消失，就小球和整个外界组成的系统而言，其电荷总量保持不变，因此C、D选项正确． 三、元电荷 [导学探究] (1)物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是4×10－19C吗？

(2)电子和质子就是元电荷吗？ 答案 (1)物体的带电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整数倍．由于4×10－19C是1.60×10－19C的2.5倍，所以带电荷量不能是4×10－19C. (2)元电荷是最小的电荷量，不是物质；电子和质子是实实在在的粒子，不是元电荷． [知识梳理] 对元电荷的理解 (1)电荷量：电荷的多少叫电荷量，国际单位是库仑，简称库．用符号C表示． (2)元电荷：最小的电荷量叫做元电荷，用e表示．所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的，e＝1.60×10－19C. (3)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷． [即学即用] 关于电荷量的下列说法中哪些是错误的( ) A．物体所带的电荷量可以为任意实数 B．物体所带的电荷量只能是某些值 C．物体带正电荷1.60×10－9C，这是因为失去了1.0×1010个电子 D．物体带电荷量的最小值是1.6×10－19C 答案 A 解析 任何带电体的电荷量只能是元电荷的整数倍，而不是任意值．物体带电荷量的最小值应为元电荷的1倍，即e＝1.6×10－19C．物体带正电是因为失去电子，失去电子的个数为n

＝Qe，故选项A符合题意.

一、对三种起电方式的理解 例1 关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( ) A．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷 B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体 C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分 D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体 解析 摩擦起电的实质是电子在相互摩擦的物体间发生转移，失电子的显示正电，得电子的显示负电，此过程并非创造了电荷，而是总电荷量守恒，A错，B对；感应起电的实质是电荷从导体的一部分转移到另一部分，是电荷在同一导体内部发生了转移，C对，D错． 答案 BC 例2 如图3所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是( )

图3 A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开 B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开 C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开 D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 解析 虽然A、B起初都不带电，但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用，使A、B中的自由电子向左移动，使得A端积累了负电荷，B端带正电荷，其下部贴有的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷，所以金属箔片都张开，A正确；C只要一直在A、B附近，先把A、B分开，A、B上的电荷因受C的作用力不可能中和，因而A、B仍带等量异种的感应电荷，此时即使再移走C，A、B所带电荷量也不会变，金属箔片仍张开，B正确；但如果先移走C，A、B上的感应电荷会马上中和，不再带电，所以金属箔片都不会张开，C错；先把A、B分开，再移走C，A、B仍然带电，但重新让A、B接触后，A、B上的感应电荷会完全中和，金属箔片都不会张开，D错．故选A、B. 答案 AB [方法总结] (1)物体的三种起电方式：摩擦起电、感应起电和接触起电都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，其本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变． (2)感应起电的判断方法 ①当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷． ②导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷． 二、对电荷守恒定律的理解 例3 完全相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开． (1)若A、B两球带同种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ (2)若A、B两球带异种电荷，接触后两球的电荷量大小之比为多大？ 解析 (1)设A、B带同种电荷带电荷量均为q，则A、C接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝12q.

C与B球接触后，B、C所带电荷量为

qB＝qC′＝q＋12q2＝34q. 故A、B带电荷量大小之比为qAqB＝12q34q＝23. (2)设qA＝＋q，qB＝－q. 则C与A接触后，A、C带电荷量为qA＝qC＝＋12q. C与B接触后，B、C带电荷量为

qB＝qC″＝12q－q2＝－14q， 故A、B带电荷量大小之比为qAqB＝12q14q＝21. 答案 (1)2∶3 (2)2∶1 [总结提升] (1)电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律． (2)三种起电过程都没有创造电荷，其本质都是电子的转移，即起电过程是物体所带电荷的重新分配． (3)接触起电过程中，电荷的分配与导体的形状、大小有关，两个完全相同的小球接触后再分开，两球将平分电荷． 三、验电器的原理和使用